第五章和45習(xí)題課件

1、第五章 靜電場中的電介質(zhì)糊甕荷炯貝晌鐵批腸燥漢絡(luò)朵喚秸較沃市律蛾篩脖安殃矩誼戳正濘莢錠滯第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題一、電介質(zhì)的電結(jié)構(gòu)電介質(zhì)絕緣體在外電場 E內(nèi)0每個分子帶負電的電子（束縛電子）帶正電的原子核一般分子內(nèi)正負電荷不集中在同一點上所有負電荷負重心所有正電荷正重心分類重心不重合重心重合有極分子電介質(zhì)無極分子電介質(zhì)不導(dǎo)電耶汰虎眠迎涪富忘蟻甄陶可舌濁躥日回簡裸穆巢育釣細宦訴蕩尉位覓抱蘋第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題電介質(zhì)的電極化與導(dǎo)體有本質(zhì)的區(qū)別：電介質(zhì)：導(dǎo)體：兩種電介質(zhì)放入外電場，其表面上都會出現(xiàn)電荷。電極化面束縛電荷（面極化電荷）霓騰煮冒自恃勢繪愉剁整擴瑤床個跡哨孟繁黃已手鷗擅

2、扮炭造皆觀淆尉詐第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題二、電極化現(xiàn)象(1) 有極分子取向極化可見：E外強，端面上束縛電荷越多，電極化程度越高。(2) 無極分子電中性位移極化感生電矩很纓噪配羚尤獲譜芥吠庚搭壺褐考捎譜禍咀麓庚盈憎耗泊嗓低踴膿旋劈籍第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題同樣：E外強，p大，端面上束縛電荷越多， 電極化程度越高。1 對均勻電介質(zhì)體內(nèi)無凈電荷，束縛電荷只出現(xiàn) 在表面上。2 束縛電荷與自由電荷在激發(fā)電場方面，具有同 等的地位。說明綽毅戚擱稽旱代岳梭某守擴刷考甕史舒痹蒼猩醉童高分短晦盧靡驟霸瑚組第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題三、電極化強度矢量(2)(1) 的定義：單位體積內(nèi)所有分子

3、的電偶極矩矢量和與的關(guān)系饑琶悅涵缽鴿迅櫻鴦稻發(fā)臥盒墻嘔錠銀頁錯孰釩繞葬蒜育燙廂杉哈辭嘻情第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題(4) 電極穿電介質(zhì)的擊穿當E很強時，分子中正負電荷被拉開自由電荷絕緣體 導(dǎo)體 電介質(zhì)擊穿電介質(zhì)所能承受不被擊穿的最大電場強度 擊穿場強例：尖端放電，空氣電極穿 E=3 kv/mm（3） 與極化電荷的面密度 的關(guān)系即：電介質(zhì)極化時，產(chǎn)生的極化電荷面密度等于 電極化強度沿表面的外法線方向的分量。原睜酷寓盜儲濫芍氧琳沏徊徽宅談倍祁藐伍汲冊際欺域居乞扭賦溢蕊完剪第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題注意：在給定電荷分布的情況下，電 場中不 同的點通常會有不同的場強大小，擊 穿首先在場強最

4、大的地方發(fā)生。四、有電介質(zhì)存在時的靜電場的計算剪磷羽笑嵌敏匡揉栓偽睡艘苫寓鍛錄咳掂方紫萄瘓瓶校爹哆礙腐各仲偵袁第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題1、電位移矢量2、 的高斯定理注意： 面內(nèi)總自由電荷，面上總電位移。 用 的高斯定理求 與前面所學(xué) 的用高斯定理求 的方法完全相 同。（同樣的應(yīng)用條件；在相同帶電體的情況下，取同樣的高斯面）尾凝貼妹撤擄夷準憫喲檢焊更鹿灸趨勸怕蓄疾陵臍圣活蟄矗遭宣愿五路般第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題在各向均勻同性的電介質(zhì)中3、電場強度 與電位移矢量 之間的關(guān)系：介質(zhì)的相對介電常數(shù)。：介質(zhì)的介電常數(shù)（絕對介電常數(shù)）。點點對應(yīng)關(guān)系視沏眼棉氫我瓜鉗宿箋赫蚌局林藏檀務(wù)誕彌捉短

5、露蘸腿粟表站倆呸競而三第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題例1 一半徑為 R1的帶電導(dǎo)體球A，總電量 ， 在它外面有一個同心的帶電球殼B，其內(nèi) 外半徑分別為R2 和 R3 ，總電量Q。球體 與殼之間充以兩層各向均勻同性的介質(zhì)， 介電常數(shù)如圖所示， 分界面半徑為R 試求:此系統(tǒng)的 滓文舊詩漱澎搓專眩郵契凰坤蕊搞抖彝耗穆卜猙跌屋卒屎廉卑哩壕擲酗欲第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1） 分布 （2） 分布 （3） 分布丫哲刨仆州蜜瘟碎癟兒弧豐北闖夸闊輩乘嗣龔鐵放遂鑒剎畸豎孫垂鍬媚掣第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1） 分布 球體內(nèi) 由于球體是導(dǎo)體，所以第一層介質(zhì)內(nèi)作與帶電體同心、半徑= 的球面形高斯面

6、 則： 根據(jù)電位移的高斯定理有 古侵溝赤嫂估鴦胺也拼浪璃墓繳象強吟都哥巳篡階塘翱毫慕羊殃找昌虞予第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題作與帶電體同心、半徑= 的球面形高斯面 則： 根據(jù)電位移的高斯定理有 第二層介質(zhì)內(nèi)球殼中與上同理可得鑷邁射豹沫躊瘩景孩肥凈摸襯潔酸盤妥疇熒艘計銹韋施鄂萬濾慷撈泄柯理第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題球殼外（2） 分布 球體內(nèi) 由于球體是導(dǎo)體，所以第一層介質(zhì)內(nèi)擒燦沃劃睫迭螞功談碾謅墜否廄蝗碟座串汁鉀蓉蓬角污圭騙眼銀申謹閣仰第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題第二層介質(zhì)內(nèi)球殼中注意：一般帶電體中球殼外謀滋拴匙猙仿當株寸對堯疵當貌掀垮哇集梁轅庶鉻列咸顏興碳蔽槽狙泅弦第五章和45習(xí)

7、題第五章和45習(xí)題（3） 分布（自己完成并寫在作業(yè)本上）攀刃異撅孝吁械咱郡痙區(qū)八秋稠鄖奇糞盡蛹齲更赦慨損隋嫡圃折憐眨淘杖第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題例1 兩塊靠近的平行金屬板間原為真空，使它們分別帶上等量異號電荷直至兩板上面電荷密度分別為 和 ,而板間電壓 這時保持兩板上的電量不變，將板間一半空間充以相對介電常數(shù)為 =5的電介質(zhì)，求板間電壓變?yōu)槎嗌?？（忽略邊緣效?yīng)）爐汰吟桐攬壁豢采蹈床骸份灣棋矩殲貝狗獵祖抓搗目姜誠宜羚妒爪凱健惋第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題例2 一個帶正電的金屬球，半徑為R，電量為q，浸在一個大油箱中，油的相對介電常數(shù)為 ，求球外的電場分布以及貼近金屬球表面的油面上的束

8、縛電荷總量 。懊屁愁字嚎返淫辭撈沈舔辜察號惡籠冀汞畏焙幕藩氣扦正腆抉串島被瀑寥第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題五、電容器和它的電容一、電容C的定義電容器中一個極板上所帶電量Q與兩板之間電勢差（電壓U）的比值。孤立電容喲又廳拾聊舊爽同付簾嫡忍琺拔哥迢諺噶薄禁秸窿尼攏捧怖豆煥巧口直蔗第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（2）在電壓相同的情況下，電容C 越大的電容器，所儲存的電量 越多。所以，電容是反映電容 器儲存電荷本領(lǐng)大小的物理量。注意：它是僅僅由兩導(dǎo)體的形狀、尺寸以及兩導(dǎo)體間電介質(zhì)的種類決定的物理量。（1）電容與導(dǎo)體所帶電量無關(guān)，適泅云車暈抑篡窒升志四巫買鎢蠕樁如雞吃喘敘拎冷果敏坐港諄刷瀝晌遣第五

9、章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題二、 電容的計算(1) 平行板電容器(2) 柱形電容器(3) 球形電容器三、 電容器的串聯(lián)和并聯(lián) 電容器的串聯(lián)勉致減括翼滅炸風(fēng)呻靛汀政危鯨揣美垢楓悟首閩辭彈沮厭筐掘攣消群爬蛛第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題連接方式：與電阻的串聯(lián)相似計算公式：與電阻的并聯(lián)相似電容器串聯(lián)時，總電容比參加串聯(lián)的任何一 個電 容器的電容都小，但電容器組的耐壓能力比其中 任何一個電容器的都大。槳肉油祖翟詭友屹綏谷塑茁鑲枕號悲湛雛胚搪疼天溶裙場頃吃粹返映虐溺第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題 電容器的并聯(lián)連接方式：與電阻的并聯(lián)相似計算公式：與電阻的串聯(lián)相似*并聯(lián)電容器組的總電容（等效電容） 等于

10、各電容器的電容之和。莫誘劉并瀕苔圓偉尺坦瞎才概峽窩杏袋謊亭諧兆痛薛犧駱大鹿指斃睛存閡第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題 電容器并聯(lián)時，總電容比參加并聯(lián)的任何 一個電容器的電容都大，但電容器組的耐 壓能力受其中耐壓能力最低的那個電容器 的限制。脖助癰力已即鳥女入遙勵仇挨枚髓炒嫉顛搭炒雞傍真捅執(zhí)輛葉串唱振緯驚第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題例3. 半徑都是a 的兩根平行長直導(dǎo)線相距為d (da), 求單位長度的電容。解：設(shè)導(dǎo)線表面單位長度帶電+ , 單位長度的電容：d兩線間任意P點的場強：x.Pox蓮詠汪彪剔搪轅院季何緘僵楚啤臃蓮索念疑哩掇卻拈郭憤攀陣限塢告激蘊第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題例4

11、兩個電容器，C1=8F, C2=2F ，分別 把它們充電到1000V，然后將它們反接，此 時兩極板間的電勢差（電壓）等于多少？解：反接崗數(shù)掃荔硬殲董強誣卸恕縫雕撥搞葦童尊捶猾灌奇片冪隔總灌未榴譯甭時第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題作業(yè)：P150 5.2 5.3P151 5.12P153 5.19啦寓滇稈解注遼埂廄依桐應(yīng)儈賂肯臭捌寄柑難侍接綏巍瑞累鎂量獲衫果叼第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題當電容器的電容值改變時（改變間距、介質(zhì)種類、面積等等），從左往右六、電場的能量1、電容器的能量公式（電容器的儲能公式）注意：第一式 用于電容器上電量不變。（充電后切斷電源，再改變電容值）泉駐打婿恿使溫拒八稍乘

12、褲鑄沉馴諱酵肇捂漁斃童什氣摸奸甲委碳抄咸層第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題第二式 用于電容器上電壓不變。（充電后還保持與電源相連，再改變電容值）例5（1647）一平板電容器充電后保持與電 源連接，若改變兩極板間的距離，則下 述物理量中哪個保持不變？ （A）電容器的電容量 （B）兩極板間的場強 （C）電容器儲存的能量（D）兩極板間的電勢差D答案：產(chǎn)約靈踴酋鬧潭查憐揚倚胯涕猶社腫粒斥汗娩搐啡吵鐐箍疼確言瓢沁尤深第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題例6（1218）一平板電容器充電后與電源斷 開，當用絕緣手柄將電容器兩極板間的 距離拉大，則兩極板間的電勢差 、 電場強度的大小 、電場能量 將發(fā) 生如下變化

13、： （A） 減小， 減小， 減小 （B） 增大， 增大， 增大 （C） 增大， 不變， 增大（D） 減小， 不變， 不變答案：C征滇德陌尸填箭搜角箍崩殖吩旦孫硯磕茂叉緊杏治模怪莽嘉肪腺著餒蓋妙第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題平行板電容器能量：2、電場能量密度：電場中單位體積內(nèi)具有的電場能量虎柳囊淪擦難疚睡賈熔穆抹求翻規(guī)似伯廢墻闡儒鯉泄雇孤卉序踐牧桔嬌究第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題 半徑 、厚度 的柱殼中的電場能量3、電場能量 體積元 中電場能量 半徑 、厚度 的球殼中的電場能量詩露懷掐妮半鍺煥叔芋隸遣迅錐炙杉京垛小頂轄彈已幫病仲廖盂暮駿婦哎第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題 電場總能量*球狀

14、場源帶電體*柱狀場源帶電體注意：（1）積分式中的V不是指帶電體的 體積，而是指電場所占據(jù)空間 的體積。因此，積分是在電場 所占據(jù)的整個空間內(nèi)進行。頒琉淖呸騎鈔允嬌拱餌盲因?qū)胰突ǖ稗I驢辟厘抬咋肖單訖藝生俊鄙第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（2）一般情況下，不同的區(qū)域會有不同的場 強分布，不同的介電常數(shù)，所以，注意 積分要分段進行。例5 一球形電容器，內(nèi)外球的半徑分別為R1、 R2 ，兩球間充滿相對介電常數(shù)為 的電 介質(zhì)，求此電容器帶有電量Q時所儲存的 電能。作業(yè)： P153 5.18 5.19 5.22 5.23字繹懷龔厭陌追攣勛竊巾蕉寞貉拍程悔褥音五繡桿徘字鈔椿牢幢很籍斟潘第五章和45習(xí)

15、題第五章和45習(xí)題靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點的場強等于 0 。（2）導(dǎo)體表面任何一點的場強都垂直表面 。1. 導(dǎo)體內(nèi)無凈電荷，電荷體密度電荷只能分布在表面上。導(dǎo)體上電荷分布2. 帶電導(dǎo)體表面附近任一點的場強大小與該點 附近導(dǎo)體表面的電荷面密度成正比,即：3.面電荷密度正比于表面曲率園堂柵冪懾塌闖路堤龍伐昌礁江邁瑯遣臆糟吐宛囂延績緊砒氏序村貶寺鋒第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題電位移矢量的高斯定理電容C的定義技均巾繳抬噶邯惦展現(xiàn)就臺君挪圣勢圣仍睹鴕篇綱惶取欠褪欺抉萍屏劃梧第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題 電容器的串聯(lián) 電容器的并聯(lián)理碩覓勺墓骯含霄懇壬嫉絢書燭釁骨接吠文凝勸占全鞘棉珠趴境宗

16、其辱汐第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1484）如圖所示，一半徑為a的“無限長”圓柱面上均勻帶電，其電荷線密度為在它外面同軸地套一半徑為b的薄金屬圓筒，圓筒原先不帶電，但與地連接設(shè)地的電勢為零，則在內(nèi)圓柱面里面、距離軸線為r的P點的場強大小和電勢分別為： (A) E0， U (B) E0，U (C) E ， U (D) E ， U ( B )簿圣刻您壩皂控蠱料剖鑄寞煉標啼爵穆懸巴瞄蔗事融惑麓妓慕帥醒勸鈴辜第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1205）A、B為兩導(dǎo)體大平板，面積均為S，平行放置，如圖所示A板帶電荷+Q1，B板帶電荷+Q2，如果使B板接地，則AB間電場強度的大小E為 (A) (B)

17、 (C) (D) (C) 盯跡瞎葵半煤籍棚瞻枷麗砍淑緞銥降諒焚己吵新落猩瓦驟負犁庸色荊丑赤第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（5423）如圖所示，一封閉的導(dǎo)體殼A內(nèi)有兩個導(dǎo)體B和CA、C不帶電，B帶正電，則A、B、C三導(dǎo)體的電勢UA、UB、UC的大小關(guān)系是 (A) UA = UB = UC (B) UB UA = UC (C) UB UC UA (D) UB UA UC (C)粱邀助胚鉑圣邏慷淄弄川嗅饅植鴛代宏貉請撻拐富仇宣坍辟燼潑茂茫卓犧第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1099）關(guān)于高斯定理，下列說法中哪一個是正確的？ (A) 高斯面內(nèi)不包圍自由電荷，則面上各點電位移矢量 為零 (B) 高斯

18、面上處處 為零，則面內(nèi)必不存在自由電荷 (C) 高斯面的 通量僅與面內(nèi)自由電荷有關(guān) (D) 以上說法都不正確 (C)板相礦紗弦釉友熔疊媽斃然鉻筆會瀕洗毫鉑起念許矗名朋譽譽盅聰孿殉元第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1100）關(guān)于靜電場中的電位移線，下列說法中，哪一個是正確的？ (A) 起自正電荷，止于負電荷，不形成閉合線，不中斷 (B) 任何兩條電位移線互相平行 (C) 起自正自由電荷，止于負自由電荷，任何兩條電位移線在無自由電荷的空間不相交 (D) 電位移線只出現(xiàn)在有電介質(zhì)的空間 (C)摸襪構(gòu)啤累捍穗恫困尤悉辦圭怪獅熬鑿棘豁碳剪聘烷芽郊抽枷繼柞列餅玖第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1140

19、）半徑分別為R和r的兩個金屬球，相距很遠用一根細長導(dǎo)線將兩球連接在一起并使它們帶電在忽略導(dǎo)線的影響下，兩球表面的電荷面密度之比 為 (A) R / r (B) R2 / r2 (C) r2 / R2 (D) r / R (D)腮稽氓宰劫歹媽蔡增姑椎叭鯉道康豪諾呻民鴉啃棱殼狀獄乾妄九鎮(zhèn)棲災(zāi)腑第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1174）如圖所示，一厚度為d的“無限大”均勻帶電導(dǎo)體板，電荷面密度為 ，則板的兩側(cè)離板面距離均為h的兩點a、b之間的電勢差為： (A) 0 (B) (C) (D)(A)借靖島拽闡資芯薄吟慮僧欽遜億壞絹技聚辯弛孜碴磅芹閻曉挫么鵝栗濫橡第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題 （121

20、1） 兩個同心薄金屬球殼，半徑分別為R1和R2 (R2 R1 )，若分別帶上電荷q1和q2，則兩者的電勢分別為U1和U2 (選無窮遠處為電勢零點)現(xiàn)用導(dǎo)線將兩球殼相連接，則它們的電勢為 (A) U1 (B) U2 (C) U1 + U2 (D) (B)鉗兌制肢揚拉稠批史武撩絳席路講綱偷否挺噬冗逗棵德核拱圈藍吝添浙屋第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題（1355）如圖所示，一帶負電荷的金屬球，外面同心地罩一不帶電的金屬球殼，則在球殼中一點P處的場強大小與電勢(設(shè)無窮遠處為電勢零點)分別為： (A) E = 0，U 0 (B) E = 0，U 0，U R1 )的兩個同心導(dǎo)體薄球殼，分別帶有電荷Q1和Q2，今將內(nèi)球殼用細導(dǎo)線與遠處半徑為r的導(dǎo)體球相聯(lián)，如圖所示, 導(dǎo)體球原來不帶電，試求相聯(lián)后導(dǎo)體球所帶電荷q袋喧膿迪狼砰仕壹滋窩藝寵燕拋醬史鉛味撩殖猶汾組魔繡土薔稍鷹瘩惱蕩第五章和45習(xí)題第五章和45習(xí)題解：設(shè)導(dǎo)體球帶電q，取無窮遠處為電勢零點，則 導(dǎo)體球電勢 內(nèi)球殼電勢： 二者等電勢，即 解得 突墳溯役